【C++】第一讲：入门基础

1.C++学习建议和书籍推荐

1.1 C++学习难度

1.2 C++学习建议 

2. C++的第⼀个程序  

// test.cpp
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
return 0;
}

// test.cpp
// 这⾥的std cout等我们都看不懂，没关系，下⾯我们会依次讲解
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world\n" << endl;
return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
    // 编译报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”
    printf("%d\n", rand);
    return 0;
}

3.2 namespace的定义

• 定义命名空间，需要使⽤到namespace关键字，后⾯跟命名空间的名字，然后接⼀对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。
• namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各自独⽴，不同的域可以定义同名变量，所以下⾯的rand不在冲突了。
• C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/ 类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的声明周期，命名空间域和类域不影响变量声明周期。
• namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。
• 项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。
• C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 1. 正常的命名空间定义
// bit是命名空间的名字，⼀般开发中是⽤项⽬名字做命名空间名。
// 我们上课⽤的是bit，⼤家下去以后⾃⼰练习可以考虑⽤⾃⼰名字缩写，如张三：zs
namespace bit
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int rand = 10;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
int main()
{
// 这⾥默认是访问的是全局的rand函数指针
printf("%p\n", rand);
// 这⾥指定bit命名空间中的rand
printf("%d\n", bit::rand);
return 0;
}

//2. 命名空间可以嵌套
namespace bit
{
// 鹏哥
namespace pg
{
int rand = 1;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
}
// 杭哥
namespace hg
{
int rand = 2;
int Add(int left, int right)
{
return (left + right)*10;
}
}
}
int main()
{
printf("%d\n", bit::pg::rand);
printf("%d\n", bit::hg::rand);
printf("%d\n", bit::pg::Add(1, 2));
printf("%d\n", bit::hg::Add(1, 2));
return 0;
}

// 多⽂件中可以定义同名namespace，他们会默认合并到⼀起，就像同⼀个namespace⼀样
// Stack.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
namespace bit
{
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void STInit(ST* ps, int n);
void STDestroy(ST* ps);
void STPush(ST* ps, STDataType x);
void STPop(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);
}
// Stack.cpp
#include"Stack.h"
namespace bit
{
void STInit(ST* ps, int n)
{
assert(ps);
ps->a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));
ps->top = 0;
ps->capacity = n;
}
// 栈顶
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
// 满了， 扩容
if (ps->top == ps->capacity)
{
printf("扩容\n");
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity
* 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,
newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//...
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//...
}

// Queue.h
#pragma once
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
namespace bit
{
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
int val;
struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
// ⼊队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 出队列
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
}
// Queue.cpp
#include"Queue.h"
namespace bit
{
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
// ...
}
// test.cpp
#include"Queue.h"
#include"Stack.h"
// 全局定义了⼀份单独的Stack
typedef struct Stack
{
int a[10];
int top;
}ST;
void STInit(ST* ps){}
void STPush(ST* ps, int x){}
int main()
{
// 调⽤全局的
ST st1;
STInit(&st1);
STPush(&st1, 1);
STPush(&st1, 2);
printf("%d\n", sizeof(st1));
// 调⽤bit namespace的
bit::ST st2;
printf("%d\n", sizeof(st2));
bit::STInit(&st2);
bit::STPush(&st2, 1);
bit::STPush(&st2, 2);
return 0;
}

3.3 命名空间使用

• 指定命名空间访问，项⽬中推荐这种方式。
• using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。
• 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很⼤，日常小练习程序为了方便推荐使用。

#include<stdio.h>
namespace bit
{
    int a = 0;
    int b = 1;
}

int main()
{
    // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

// 指定命名空间访问
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    return 0;
}
// using将命名空间中某个成员展开
using N::b;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;
}
// 展开命名空间中全部成员
using namespce N;
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;
}

 4. C++输⼊&输出

• <iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输出对象。
• std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输⼊流。
• std::cout 是 ostream 类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。
• std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插⼊⼀个换⾏字符加刷新缓冲区。
• <<是流插⼊运算符，>>是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）
• 使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式，C++的输⼊ 输出可以⾃动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。
• IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多⾯向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这 ⾥我们只能简单认识⼀下C++ IO流的⽤法，后⾯我们会有专⻔的⼀个章节来细节IO流库。
• cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要 通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。
• ⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。
• 这⾥我们没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
double b = 0.1;
char c = 'x';
cout << a << " " << b << " " << c << endl;
std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;
scanf("%d%lf", &a, &b);
printf("%d %lf\n", a, b);
// 可以⾃动识别变量的类型
cin >> a;
cin >> b >> c;
cout << a << endl;
cout << b << " " << c << endl;
return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    // 在io需求⽐较⾼的地⽅，如部分⼤量输⼊的竞赛题中，加上以下3⾏代码
    // 可以提⾼C++IO效率
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);
    cout.tie(nullptr);
    return 0;
}

 5. 缺省参数

• 缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定⼀个缺省值。在调⽤该函数时，如果没有指定实参则采⽤该形参的缺省值，否则使⽤指定的实参，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数）
• 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。
• 带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。
• 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;

void Func(int a = 0)
{
    cout << a << endl;
}

int main()
{
    Func(); // 没有传参时，使⽤参数的默认值
    Func(10); // 传参时，使⽤指定的实参
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;
// 全缺省
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl << endl;
}
// 半缺省
void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)
{
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl << endl;
}
int main()
{
    Func1();
    Func1(1);
    Func1(1,2);
    Func1(1,2,3);
    Func2(100);
    Func2(100, 200);
    Func2(100, 200, 300);
    return 0;
}

// Stack.h
#include <iostream>
#include <assert.h>

using namespace std;
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* a;
    int top;
    int capacity;
}ST;

void STInit(ST* ps, int n = 4);
// Stack.cpp
#include"Stack.h"
// 缺省参数不能声明和定义同时给
void STInit(ST* ps, int n)
{
    assert(ps && n > 0);
    ps->a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));
    ps->top = 0;
    ps->capacity = n;
}

// test.cpp
#include"Stack.h"
int main()
{
    ST s1;
    STInit(&s1);
    // 确定知道要插⼊1000个数据，初始化时⼀把开好，避免扩容
    ST s2;
    STInit(&s2, 1000);
    return 0;
}

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